一种燃料电池系统的水含量的控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种燃料电池系统的水含量的控制方法和装置，该方法应用于包括氢气喷射器和尾排阀的燃料电池系统中，包括：当检测到所述尾排阀开启时，根据所述氢气喷射器在所述尾排阀开启前预设数量的周期的历史氢喷占空比确定各所述历史氢喷占空比的平均值；若所述尾排阀的开启时长达到预设时长，根据所述氢气喷射器的实时氢喷占空比和所述平均值确定所述燃料电池的实时水含量；根据所述实时水含量和预设目标水含量对与水含量相关的预设运行参数进行控制，从而实现了对燃料电池的水含量进行在线闭环控制，进而提高了燃料电池的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池系统的水含量的控制方法和装置
本专利技术涉及燃料电池
，更具体地，涉及一种燃料电池系统的水含量的控制方法和装置。
技术介绍
随着传统汽车的排放对环境污染问题的影响越来越严重，新能源汽车成了解决汽车尾气排放的重要途径，其中具有能量效率高、充氢时间短、续航里程长、对空气有净化作用等优点的燃料电池汽车越来越受到大家的重视。车载燃料电池系统主要由燃料电池电堆、空气子系统、氢气子系统和冷却子系统组成。燃料电池的工作原理是氢气和氧气在电堆内部的质子交换膜两侧反应，并在空气侧生成水。生成的水如果不及时排掉，会造成水淹，但是如果排的过干则会造成膜干，水淹和膜干都会影响系统运行。电堆内反应生成的水一般通过两种方式排出，第一种：在空气侧生成的水，直接被空气带走，空气的温度和流量及压力都会影响携水能力；第二种：空气侧生成的水会通过质子交换膜渗透到氢气侧，氢气侧的水需要通过开启尾排阀排到系统外部。燃料电池系统运行时，控制电堆内部水含量的状态达到一个合适的平衡点对提高电堆性能和使用寿命具有重要的作用。现有技术中，一般通过测量电堆的交流阻抗来识别电堆内部的水含量，根据该水含量进行水含量闭环控制，或者，系统按照标定好的工况参数运行，无水含量闭环调节功能。然而，现有技术中上述控制方式存在以下问题：1.大部分测量交流阻抗的设备都是离线设备，无法实现在线测量；2.在线交流阻抗测量的设备都处在摸索阶段，测量精度不够高，只能作为关机阶段的参考；3.若无水含量闭环控制的系统，会导致系统状态朝着一个方向发展，大大降低系统使用寿命。因此，如何实现对燃料电池的水含量进行在线闭环控制，进而提高燃料电池的可靠性，是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种燃料电池系统的水含量的控制方法，用以解决现有技术中无法实现对燃料电池的水含量进行在线闭环控制，导致燃料电池可靠性低的技术问题。该方法应用于包括氢气喷射器和尾排阀的燃料电池系统中，包括：当检测到所述尾排阀开启时，根据所述氢气喷射器在所述尾排阀开启前预设数量的周期的历史氢喷占空比确定各所述历史氢喷占空比的平均值；若所述尾排阀的开启时长达到预设时长，根据所述氢气喷射器的实时氢喷占空比和所述平均值确定所述燃料电池的实时水含量；根据所述实时水含量和预设目标水含量对与水含量相关的预设运行参数进行控制。优选的，根据所述氢气喷射器的实时氢喷占空比和所述平均值确定所述燃料电池的实时水含量，具体为：根据预设公式确定所述实时含水量，所述预设公式具体为：w=1–(Duty(t)–AvgDuty)其中，w为所述实时水含量，Duty(t)为所述实时氢喷占空比，AvgDuty为所述平均值。优选的，所述预设运行参数包括尾排阀开启时长、和或氢气循环泵的转速、和或冷却水的水温、和或空气流量。优选的，根据所述实时水含量和预设目标水含量对与水含量相关的预设运行参数进行控制，具体为：若所述实时水含量大于所述预设目标水含量，延长所述尾排阀开启时长，和或降低所述氢气循环泵的转速，和或提高所述冷却水的水温，和或提高所述空气流量；若所述实时水含量小于所述预设目标水含量，缩短所述尾排阀开启时长，和或提高所述氢气循环泵的转速，和或降低所述冷却水的水温，和或降低所述空气流量。相应的，本专利技术还提供一种燃料电池系统的水含量的控制装置，应用于包括氢气喷射器和尾排阀的燃料电池系统中，所述装置包括：第一确定模块，用于当检测到所述尾排阀开启时，根据所述氢气喷射器在所述尾排阀开启前预设数量的周期的历史氢喷占空比确定各所述历史氢喷占空比的平均值；第二确定模块，用于若所述尾排阀的开启时长达到预设时长，根据所述氢气喷射器的实时氢喷占空比和所述平均值确定所述燃料电池的实时水含量；控制模块，用于根据所述实时水含量和预设目标水含量对与水含量相关的预设运行参数进行控制。优选的，所述第二确定模块，具体用于：根据预设公式确定所述实时含水量，所述预设公式具体为：w=1–(Duty(t)–AvgDuty)其中，w为所述实时水含量，Duty(t)为所述实时氢喷占空比，AvgDuty为所述平均值。优选的，所述预设运行参数包括尾排阀开启时长、和或氢气循环泵的转速、和或冷却水的水温、和或空气流量。优选的，所述控制模块，具体用于：若所述实时水含量大于所述预设目标水含量，延长所述尾排阀开启时长，和或降低所述氢气循环泵的转速，和或提高所述冷却水的水温，和或提高所述空气流量；若所述实时水含量小于所述预设目标水含量，缩短所述尾排阀开启时长，和或提高所述氢气循环泵的转速，和或降低所述冷却水的水温，和或降低所述空气流量。相应的，本专利技术还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如上所述的燃料电池系统的水含量的控制方法。与现有技术对比，本专利技术具备以下有益效果：在包括氢气喷射器和尾排阀的燃料电池系统中，当检测到所述尾排阀开启时，根据所述氢气喷射器在所述尾排阀开启前预设数量的周期的历史氢喷占空比确定各所述历史氢喷占空比的平均值；若所述尾排阀的开启时长达到预设时长，根据所述氢气喷射器的实时氢喷占空比和所述平均值确定所述燃料电池的实时水含量；根据所述实时水含量和预设目标水含量对与水含量相关的预设运行参数进行控制，使用氢喷占空比对水含量进行估计后对水含量进行在线闭环控制，能够在一定程度上缓解水淹程度逐渐增大的趋势，并可以有效地缓解电堆膜干造成的衰减，通过维持燃料电池系统运行时的水含量在合理范围内，有效延长了电堆的使用寿命，进而提高了燃料电池的可靠性。提供
技术实现思路
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。
技术实现思路
部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。附图说明通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了本专利技术实施例中燃料电池系统中氢气子系统的结构示意图；图2示出了本专利技术实施例中尾排阀开启后的流通截面示意图；图3示出了本专利技术实施例一种燃料电池系统的水含量的控制方法的流程示意图；图4示出了本专利技术另一实施例一种燃料电池系统的水含量的控制方法的流程示意图；图5示出了本专利技术实施例一种燃料电池系统的水含量的控制装置的结构示意图；图1中，1、电堆；2、氢气喷射器；3、氢气循环泵；4、分水器；5、尾排阀。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统的水含量的控制方法，应用于包括氢气喷射器和尾排阀的燃料电池系统中，其特征在于，所述方法包括：/n当检测到所述尾排阀开启时，根据所述氢气喷射器在所述尾排阀开启前预设数量的周期的历史氢喷占空比确定各所述历史氢喷占空比的平均值；/n若所述尾排阀的开启时长达到预设时长，根据所述氢气喷射器的实时氢喷占空比和所述平均值确定所述燃料电池的实时水含量；/n根据所述实时水含量和预设目标水含量对与水含量相关的预设运行参数进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统的水含量的控制方法，应用于包括氢气喷射器和尾排阀的燃料电池系统中，其特征在于，所述方法包括：
当检测到所述尾排阀开启时，根据所述氢气喷射器在所述尾排阀开启前预设数量的周期的历史氢喷占空比确定各所述历史氢喷占空比的平均值；
若所述尾排阀的开启时长达到预设时长，根据所述氢气喷射器的实时氢喷占空比和所述平均值确定所述燃料电池的实时水含量；
根据所述实时水含量和预设目标水含量对与水含量相关的预设运行参数进行控制。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述氢气喷射器的实时氢喷占空比和所述平均值确定所述燃料电池的实时水含量，具体为：
根据预设公式确定所述实时含水量，所述预设公式具体为：
w=1–(Duty(t)–AvgDuty)
其中，w为所述实时水含量，Duty(t)为所述实时氢喷占空比，AvgDuty为所述平均值。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设运行参数包括尾排阀开启时长、和或氢气循环泵的转速、和或冷却水的水温、和或空气流量。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述实时水含量和预设目标水含量对与水含量相关的预设运行参数进行控制，具体为：
若所述实时水含量大于所述预设目标水含量，延长所述尾排阀开启时长，和或降低所述氢气循环泵的转速，和或提高所述冷却水的水温，和或提高所述空气流量；
若所述实时水含量小于所述预设目标水含量，缩短所述尾排阀开启时长，和或提高所述氢气循环泵的转速，和或降低所述冷却水的水温，和或降低所述空气流量。


5.一种燃料电池系统的水含量的控制装置，应用于包括氢气喷射器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：方川，盛有冬，赵兴旺，高云庆，刘然，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11